STRUKTUR DAN ORGANISASI SEL PADA MIKROOR
STRUKTUR SEL PROKARIOTIK:
BACTERIA DAN ARCHAEA
Oleh:
Vilya Syafriana, M.Si.
BACTERIA
Ciri-ciri Bacteria
• Berukuran 1–5μm. Bacteria terkecil ,Mycoplasma,
berukuran kurang dari 1μm
• Bakteri memiliki 3 bentuk utama: bacillus, coccus,
curved (vibrio, spirochaeta). Ada juga bentuk persegi,
segitiga atau seperti bintang.
• Setiap bentuk memiliki keuntungan
– Bacillus: memiliki permukaan yang besar
memudahkan mengambil nutrien dari lingkungan
– Coccus: tidak mudah menguap
– Spiral: untuk pergerakan
Berbagai
bentuk
Bakteri
STRUKTUR SEL BAKTERI
• Struktur penting pada seluruh sel prokariotik adalah:
membran sel, sitoplasma, ribosom, dan kromosom.
• Pada umumnya, organisme prokariotik memiliki
dinding sel. Tetapi ada beberapa yang membentuk
selubung permukaan atau glikokaliks.
• Beberapa bakteri memiliki struktur berikut: flagela,
pili, fimbriae, kapsul, slime layers, badan inklusi dan
endospora.
Struktur Internal Sel
1. Sitoplasma: bagian sel
yang berada di bagian
dalam membran plasma
Fungsi:
– Tempat kegiatan
metabolisme sel
– Penyimpanan bahanbahan kimia bagi
metabolisme sel.
2. Kromosom bakteri atau nukleoid: mengandung
DNA.
Beberapa bakteri memiliki DNA tambahan dalam
bentuk plasmid.
3. Plasmid
– Tidak berperan dalam pertumbuhan dan
reproduksi, sehingga jika plasmid hilang sel tetap
dapat bertahan hidup
– Plasmid mungkin memiliki gen pengode toksin
atau resistensi antibiotik
– Plasmid dapat di pindahkan dari satu sel ke sel
lainnya.
4. Ribosom: situs sintesis protein
Antibiotics such as tetracycline and chloramphenicol
can tell the difference—they bind to bacterial
ribosomes and block protein synthesis, but do not
bind to eukaryotic ribosomes.
5. Badan inklusi penyimpanan makanan
6. Endospora
– Merupakan bentuk dorman dari sel bakteri yang
tahan terhadap kondisi ekstrem, seperti suhu dan
pH.
– Endospora dapat tumbuh menjadi sel bakteri baru
– Contoh: Bacillus dan Clostridium
Membran plasma
• Membran plasma tersusun atas fosfolipid bilayer dan
protein
• Fungsi: melindungi isi sel; menyaring zat yang keluarmasuk sel (membran selektif permeabel)
Fosfolipid terdiri dari:
Bagian kepala hidrofilik
Bagian ekor: hidrofobik
Protein: berperan secara
struktural atau fungsional bagi
sel.
• In some locations, the cell membrane forms internal
folds in the cytoplasm called mesosomes.
• Mesosome increase the internal surface area
available for membrane activities.
• Because bacteria have none of the eukaryotic
organelles, the cell membrane provides a site for
energy reactions, nutrient processing, and synthesis.
• Most enzymes of respiration and ATP synthesis
reside in the cell membrane.
• A major action of the cell membrane is to regulate
transport; the membrane is a selectively permeable
structure.
• The cell membrane is involved in secretion, or the
release of a metabolic product into the extracellular
environment.
• Enzyme structures located in the cell membrane help
synthesize structural molecules to be incorporated
into the cell envelope and appendages.
• Other products (enzymes and toxins) are secreted by
the membrane into the extracellular environment.
• Membran sitoplasma pada beberapa bakteri
diperkuat oleh Hopanoid, yatu molekul rigid dan
sebidang yang secara struktural analog dengan sterol
Dinding Sel
• Fungsi: melindungi dan memberi bentuk pada sel
• Komponen utama dinding sel pada bakteri adalah
PEPTIDOGLIKAN (murein)
• Peptidoglikan terdiri atas subunit-subunit N-asetilglukosamin,
N-asam asetilmuramat dan rantai peptida pendek
• Rantai peptida tersusun atas asam amino seperti L-alanin, Dalanin, D-asam glutamat, dan L-lisin. Selain itu, juga memiliki
DAP (diaminopimelic acid).
– DAP merupakan asam amino yang jarang dijumpai, hanya
ditemukan pada dinding sel prokariotik.
• Molekul prekursor untuk peptidoglikan disintesis di
dalam sel dan dihantarkan melalui membran plasma
menggunakan carrier bactoprenol phosphate
• Beberapa agen antimikroba bekerja dengan
menghambat sintesis dinding sel bakteri.
– Antibiotik β-lactam seperti penisilin menghambat
kerja transpeptidase sehingga melemahkan
dinding sel
– Bacitracin mencegah transport prekursor
peptidoglikan
Agen lain: Lisozim
• Peptidoglikan dapat dihancurkan oleh Lisozim
• Lisozim merupakan protein yang memotong ikatan β1,4-glikosidik antara N-asetilglukosamin dan N-asam
asetilmuramat.
• Hal tersebut akan melemahkan dinding sel sehingga
air dapat masuk ke dalam sel. Jika terjadi maka sel
akan lisis
• Lisozim dapat ditemukan pada sekresi hewan,
seperti: saliva, air mata dan cairan tubuh lainnya.
• Archaeal cell walls are of differing types, but most
contain significant amounts of protein. One group of
archaea has pseudopeptidoglycan in its wall; as you
have probably already guessed from the prefix
pseudo-, pseudopeptidoglycan is similar to, but
distinct from, the peptidoglycan of bacteria.
• Peptidoglycan is a substance unique to bacteria; its
absence from the walls of archaea is a key difference
between the two prokaryotic domains.
• Berdasarkan komposisi dinding sel, bakteri dapat
dibedakan menjadi:
– Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif
Berdasarkan pengecetan Gram
• Nama Gram diambil dari scientist Christian
Gram yang mengembangkan teknik pengecatan
cepat yang dapat membedakan bakteri menjadi
dua tipe dasar.
Bakteri Gram Positif dan
Bakteri Gram Negatif
• The cell envelope of Gram-positive bacteria has two
layers: thick cell wall, composed primarily of
peptidoglycan, and the cell membrane.
• The cell envelope of Gram-negative bacteria has
three layers: an outer membrane, a thin
peptidoglycan, and the cell membrane.
Bakteri Gram positif
Struktur
sederhana, tebal
90% dinding sel
tersusun atas
peptidoglikan
Memiliki asam
teikoat yang
mengandung
glycerol
phosphate atau
ribitol phospahte
Bakteri Gram negatif
Peptidoglikan
hanya 10%, tipis,
sehingga dinding
sel tidak kokoh
Struktur dinding
sel kompleks
karena memiliki
suatu lapisan
lipoprotein,
polisakarida dan
fosfolipid yang
dikenal sebagai
outer membrane.
Outer Membrane
• Merupakan lipid bilayer kedua. Akan tetapi tidak
hanya tersusun atas fosfolipid.
• Outer membrane memiliki tambahan POLISAKARIDA
.
• Lipid dan Polisakarida membentuk Lapisan
Polisakarida (LPS)
• Outer membrane
memiliki 3 bagian:
lipid A
core
polysaccharide
O-specific side
chain
lipid A: bukan gliserol lipid seperti pada membran
sel. Lipid A menempel pada gugus amina dari
disakarida glukosamin fosfat. Disakarida
menempel pada core polysaccharide melalui KDO
(ketodeoxyoctonate)
Lipid A berperan sebagai endotoksin yang apabila
dilepaskan ke aliran darah akan menyebabkan
demam atau toxic shock.
core polysaccharide: tersusun atas KDO, gula-gula
heptosa (7C), glukosa, galaktosa dan Nasetilglukosamin.
O-specific side chain. Terikat pada core
polysaccharide. Tersusun atas galaktosa, glukosa,
ramnosa, manosa dan satu atau lebih gula
dideoksiheksosa (abequos, colitose, paratose,
tyvelose).
Rantai O-spesifik merupakan rantai karbohidrat
yang komposisinya pada tiap spesies berbeda.
• LPS menggantikan fosfolipid pada bagian luar outer
membrane (sekitar setengahnya).
• Lipoprotein berada pada setengah bagian dalam
outer membrane bersama dengan fosfolipid.
• Lipoprotein berperan sebagai pengait yang mengikat
outer membrane dengan peptidoglikan.
Periplasma
Periplasma merupakan wilayah yang terletak antara
bagian luar permukaan membran sitoplasma dan
bagian dalam outer membrane.
Periplasma berperan menjaga protein-protein yang
berada di luar membran plasma agar tidak berdifusi
ke dalam sel, sehingga periplasma mengandung
banyak protein termasuk enzim yang penting untuk
pencernaan, transportasi material dan deteksi
senyawa kimia dari lingkungan.
Porin
Outer membrane memiliki celah yang disebut porin.
porin spesifik dan nonspesifik.
Nonspesifik berisi air sehingga molekul kecil
mudah masuk
Spesifik berisi situs pengikatan yang hanya cocok
untuk senyawa-senyawa tertentu.
Sel yang tidak memiliki dinding sel
• Contoh: Mycoplasma bakteri patogen pada
manusia atau hewan
• Dapat bertahan hidup karena hidup pada habitat
yang terjaga osmositasnya (misal. tubuh hewan)
• Selain itu juga mmiliki membran sitoplsma yang
memiliki sterol pada membran menambah
kekokohan dan kekuatan sepperti pada sel eukariotk
Struktur Ekstraselular
• Flagela:
struktur
menyerupai
rambut yang
panjangnya bisa
lebih panjang dari
selnya. Flagela
terbuat dari
protein flagellin.
Berperan sebagai
alat gerak
• Pili:
Struktur mirip flagela namun lebih pendek.
Pili tidak berpentrasi ke dalam membran dan
tidak berfungsi untuk pergerakan.
Bakteri patogen memiliki protein adhesin pada
pili yang akan menempel pada reseptor spesifik.
Pili yang melekat disebut fimbriae.
Pili untuk reproduksi disebut sex pilus yang
berperan dalam transfer materi genetik pada
peristiwa konjugasi.
• Kapsul
– Bakteri memiliki lapisan luar polisakarida yang
disebut kapsul
– Kapsul mengikat di dinding sel dan melindungi sel
dari kekeringan atau zat kimia berbahaya
– Kapsul juga melindungi bakteri patogen dari sel
darah putih inang
– Kapsul ada juga dalam bentuk glikokaliks
menghubungkan bakteri ke permukaan sel dan
jaringan inang
ARCHAEA VS BACTERIA
Dinding Sel
• Dinding sel Archaea disebut pseudomurein
mengandung polisakarida
• Merupakan ikatan glikosidik β-1,3 antara Nasetilkgukosamin dengan N-acetyltalosaminuronic
acid
• Ikatan glikosidik β-1,3 tidak sensitif terhadap lisozim
tidak seperti pada ikatan glikosidik β-1,4 yang
terdapat pada peptidoglikan
• Asam amino penyusunnya semua merupakan Lstereoisomer
• Beberapa Archaea tidak memiliki pseudomurein
struktur tersebut digantikan oleh polisakarida lain
• Pada spesies Methanosarcina: dinding
polisakaridanya tersusun atas polimer glukosa, asam
glukuronat, asam galaktosamin uronat dan asetat.
• Pada Archaea halofilik, misalnya Halococcus: struktur
dinding polisakarida sama dengan Methanosarcina.
Ada penambahan sulfat (SO42-). Keberadaan sulfat
tersebut untuk Na+ yang berlebih di lingkungan
sehingga dinding sel tetap stabil.
Membran Sitoplasma
• Lipid components of membranes: ether linkages
between glycerol and their hydrophobic alkyl side
chains.
(Eubacteria and Eukarya: ester linkages bond the
fatty acids to glycerol).
• Archaea tidak memiliki asam lemak, keberadaannya
diganti oleh polimer hidrokarbon 5C isoprene.
• Membran dapat disusun oleh ikatan gliserol dieter
(20C) atau digliserol tetraeter (40C)
• Struktur tersebut membentuk lapisan lipid
monolayer yang lebih resisten terhadapat denaturasi
panas hipertermofil >800 C
BACTERIA DAN ARCHAEA
Oleh:
Vilya Syafriana, M.Si.
BACTERIA
Ciri-ciri Bacteria
• Berukuran 1–5μm. Bacteria terkecil ,Mycoplasma,
berukuran kurang dari 1μm
• Bakteri memiliki 3 bentuk utama: bacillus, coccus,
curved (vibrio, spirochaeta). Ada juga bentuk persegi,
segitiga atau seperti bintang.
• Setiap bentuk memiliki keuntungan
– Bacillus: memiliki permukaan yang besar
memudahkan mengambil nutrien dari lingkungan
– Coccus: tidak mudah menguap
– Spiral: untuk pergerakan
Berbagai
bentuk
Bakteri
STRUKTUR SEL BAKTERI
• Struktur penting pada seluruh sel prokariotik adalah:
membran sel, sitoplasma, ribosom, dan kromosom.
• Pada umumnya, organisme prokariotik memiliki
dinding sel. Tetapi ada beberapa yang membentuk
selubung permukaan atau glikokaliks.
• Beberapa bakteri memiliki struktur berikut: flagela,
pili, fimbriae, kapsul, slime layers, badan inklusi dan
endospora.
Struktur Internal Sel
1. Sitoplasma: bagian sel
yang berada di bagian
dalam membran plasma
Fungsi:
– Tempat kegiatan
metabolisme sel
– Penyimpanan bahanbahan kimia bagi
metabolisme sel.
2. Kromosom bakteri atau nukleoid: mengandung
DNA.
Beberapa bakteri memiliki DNA tambahan dalam
bentuk plasmid.
3. Plasmid
– Tidak berperan dalam pertumbuhan dan
reproduksi, sehingga jika plasmid hilang sel tetap
dapat bertahan hidup
– Plasmid mungkin memiliki gen pengode toksin
atau resistensi antibiotik
– Plasmid dapat di pindahkan dari satu sel ke sel
lainnya.
4. Ribosom: situs sintesis protein
Antibiotics such as tetracycline and chloramphenicol
can tell the difference—they bind to bacterial
ribosomes and block protein synthesis, but do not
bind to eukaryotic ribosomes.
5. Badan inklusi penyimpanan makanan
6. Endospora
– Merupakan bentuk dorman dari sel bakteri yang
tahan terhadap kondisi ekstrem, seperti suhu dan
pH.
– Endospora dapat tumbuh menjadi sel bakteri baru
– Contoh: Bacillus dan Clostridium
Membran plasma
• Membran plasma tersusun atas fosfolipid bilayer dan
protein
• Fungsi: melindungi isi sel; menyaring zat yang keluarmasuk sel (membran selektif permeabel)
Fosfolipid terdiri dari:
Bagian kepala hidrofilik
Bagian ekor: hidrofobik
Protein: berperan secara
struktural atau fungsional bagi
sel.
• In some locations, the cell membrane forms internal
folds in the cytoplasm called mesosomes.
• Mesosome increase the internal surface area
available for membrane activities.
• Because bacteria have none of the eukaryotic
organelles, the cell membrane provides a site for
energy reactions, nutrient processing, and synthesis.
• Most enzymes of respiration and ATP synthesis
reside in the cell membrane.
• A major action of the cell membrane is to regulate
transport; the membrane is a selectively permeable
structure.
• The cell membrane is involved in secretion, or the
release of a metabolic product into the extracellular
environment.
• Enzyme structures located in the cell membrane help
synthesize structural molecules to be incorporated
into the cell envelope and appendages.
• Other products (enzymes and toxins) are secreted by
the membrane into the extracellular environment.
• Membran sitoplasma pada beberapa bakteri
diperkuat oleh Hopanoid, yatu molekul rigid dan
sebidang yang secara struktural analog dengan sterol
Dinding Sel
• Fungsi: melindungi dan memberi bentuk pada sel
• Komponen utama dinding sel pada bakteri adalah
PEPTIDOGLIKAN (murein)
• Peptidoglikan terdiri atas subunit-subunit N-asetilglukosamin,
N-asam asetilmuramat dan rantai peptida pendek
• Rantai peptida tersusun atas asam amino seperti L-alanin, Dalanin, D-asam glutamat, dan L-lisin. Selain itu, juga memiliki
DAP (diaminopimelic acid).
– DAP merupakan asam amino yang jarang dijumpai, hanya
ditemukan pada dinding sel prokariotik.
• Molekul prekursor untuk peptidoglikan disintesis di
dalam sel dan dihantarkan melalui membran plasma
menggunakan carrier bactoprenol phosphate
• Beberapa agen antimikroba bekerja dengan
menghambat sintesis dinding sel bakteri.
– Antibiotik β-lactam seperti penisilin menghambat
kerja transpeptidase sehingga melemahkan
dinding sel
– Bacitracin mencegah transport prekursor
peptidoglikan
Agen lain: Lisozim
• Peptidoglikan dapat dihancurkan oleh Lisozim
• Lisozim merupakan protein yang memotong ikatan β1,4-glikosidik antara N-asetilglukosamin dan N-asam
asetilmuramat.
• Hal tersebut akan melemahkan dinding sel sehingga
air dapat masuk ke dalam sel. Jika terjadi maka sel
akan lisis
• Lisozim dapat ditemukan pada sekresi hewan,
seperti: saliva, air mata dan cairan tubuh lainnya.
• Archaeal cell walls are of differing types, but most
contain significant amounts of protein. One group of
archaea has pseudopeptidoglycan in its wall; as you
have probably already guessed from the prefix
pseudo-, pseudopeptidoglycan is similar to, but
distinct from, the peptidoglycan of bacteria.
• Peptidoglycan is a substance unique to bacteria; its
absence from the walls of archaea is a key difference
between the two prokaryotic domains.
• Berdasarkan komposisi dinding sel, bakteri dapat
dibedakan menjadi:
– Bakteri Gram Positif dan Bakteri Gram Negatif
Berdasarkan pengecetan Gram
• Nama Gram diambil dari scientist Christian
Gram yang mengembangkan teknik pengecatan
cepat yang dapat membedakan bakteri menjadi
dua tipe dasar.
Bakteri Gram Positif dan
Bakteri Gram Negatif
• The cell envelope of Gram-positive bacteria has two
layers: thick cell wall, composed primarily of
peptidoglycan, and the cell membrane.
• The cell envelope of Gram-negative bacteria has
three layers: an outer membrane, a thin
peptidoglycan, and the cell membrane.
Bakteri Gram positif
Struktur
sederhana, tebal
90% dinding sel
tersusun atas
peptidoglikan
Memiliki asam
teikoat yang
mengandung
glycerol
phosphate atau
ribitol phospahte
Bakteri Gram negatif
Peptidoglikan
hanya 10%, tipis,
sehingga dinding
sel tidak kokoh
Struktur dinding
sel kompleks
karena memiliki
suatu lapisan
lipoprotein,
polisakarida dan
fosfolipid yang
dikenal sebagai
outer membrane.
Outer Membrane
• Merupakan lipid bilayer kedua. Akan tetapi tidak
hanya tersusun atas fosfolipid.
• Outer membrane memiliki tambahan POLISAKARIDA
.
• Lipid dan Polisakarida membentuk Lapisan
Polisakarida (LPS)
• Outer membrane
memiliki 3 bagian:
lipid A
core
polysaccharide
O-specific side
chain
lipid A: bukan gliserol lipid seperti pada membran
sel. Lipid A menempel pada gugus amina dari
disakarida glukosamin fosfat. Disakarida
menempel pada core polysaccharide melalui KDO
(ketodeoxyoctonate)
Lipid A berperan sebagai endotoksin yang apabila
dilepaskan ke aliran darah akan menyebabkan
demam atau toxic shock.
core polysaccharide: tersusun atas KDO, gula-gula
heptosa (7C), glukosa, galaktosa dan Nasetilglukosamin.
O-specific side chain. Terikat pada core
polysaccharide. Tersusun atas galaktosa, glukosa,
ramnosa, manosa dan satu atau lebih gula
dideoksiheksosa (abequos, colitose, paratose,
tyvelose).
Rantai O-spesifik merupakan rantai karbohidrat
yang komposisinya pada tiap spesies berbeda.
• LPS menggantikan fosfolipid pada bagian luar outer
membrane (sekitar setengahnya).
• Lipoprotein berada pada setengah bagian dalam
outer membrane bersama dengan fosfolipid.
• Lipoprotein berperan sebagai pengait yang mengikat
outer membrane dengan peptidoglikan.
Periplasma
Periplasma merupakan wilayah yang terletak antara
bagian luar permukaan membran sitoplasma dan
bagian dalam outer membrane.
Periplasma berperan menjaga protein-protein yang
berada di luar membran plasma agar tidak berdifusi
ke dalam sel, sehingga periplasma mengandung
banyak protein termasuk enzim yang penting untuk
pencernaan, transportasi material dan deteksi
senyawa kimia dari lingkungan.
Porin
Outer membrane memiliki celah yang disebut porin.
porin spesifik dan nonspesifik.
Nonspesifik berisi air sehingga molekul kecil
mudah masuk
Spesifik berisi situs pengikatan yang hanya cocok
untuk senyawa-senyawa tertentu.
Sel yang tidak memiliki dinding sel
• Contoh: Mycoplasma bakteri patogen pada
manusia atau hewan
• Dapat bertahan hidup karena hidup pada habitat
yang terjaga osmositasnya (misal. tubuh hewan)
• Selain itu juga mmiliki membran sitoplsma yang
memiliki sterol pada membran menambah
kekokohan dan kekuatan sepperti pada sel eukariotk
Struktur Ekstraselular
• Flagela:
struktur
menyerupai
rambut yang
panjangnya bisa
lebih panjang dari
selnya. Flagela
terbuat dari
protein flagellin.
Berperan sebagai
alat gerak
• Pili:
Struktur mirip flagela namun lebih pendek.
Pili tidak berpentrasi ke dalam membran dan
tidak berfungsi untuk pergerakan.
Bakteri patogen memiliki protein adhesin pada
pili yang akan menempel pada reseptor spesifik.
Pili yang melekat disebut fimbriae.
Pili untuk reproduksi disebut sex pilus yang
berperan dalam transfer materi genetik pada
peristiwa konjugasi.
• Kapsul
– Bakteri memiliki lapisan luar polisakarida yang
disebut kapsul
– Kapsul mengikat di dinding sel dan melindungi sel
dari kekeringan atau zat kimia berbahaya
– Kapsul juga melindungi bakteri patogen dari sel
darah putih inang
– Kapsul ada juga dalam bentuk glikokaliks
menghubungkan bakteri ke permukaan sel dan
jaringan inang
ARCHAEA VS BACTERIA
Dinding Sel
• Dinding sel Archaea disebut pseudomurein
mengandung polisakarida
• Merupakan ikatan glikosidik β-1,3 antara Nasetilkgukosamin dengan N-acetyltalosaminuronic
acid
• Ikatan glikosidik β-1,3 tidak sensitif terhadap lisozim
tidak seperti pada ikatan glikosidik β-1,4 yang
terdapat pada peptidoglikan
• Asam amino penyusunnya semua merupakan Lstereoisomer
• Beberapa Archaea tidak memiliki pseudomurein
struktur tersebut digantikan oleh polisakarida lain
• Pada spesies Methanosarcina: dinding
polisakaridanya tersusun atas polimer glukosa, asam
glukuronat, asam galaktosamin uronat dan asetat.
• Pada Archaea halofilik, misalnya Halococcus: struktur
dinding polisakarida sama dengan Methanosarcina.
Ada penambahan sulfat (SO42-). Keberadaan sulfat
tersebut untuk Na+ yang berlebih di lingkungan
sehingga dinding sel tetap stabil.
Membran Sitoplasma
• Lipid components of membranes: ether linkages
between glycerol and their hydrophobic alkyl side
chains.
(Eubacteria and Eukarya: ester linkages bond the
fatty acids to glycerol).
• Archaea tidak memiliki asam lemak, keberadaannya
diganti oleh polimer hidrokarbon 5C isoprene.
• Membran dapat disusun oleh ikatan gliserol dieter
(20C) atau digliserol tetraeter (40C)
• Struktur tersebut membentuk lapisan lipid
monolayer yang lebih resisten terhadapat denaturasi
panas hipertermofil >800 C